广东 韶关 512000
摘要：在道路施工中，会遇到很多的情况，其中急需解决的问题就是软基处理。在道路施工中一定要重视软基处理技术的应用，以最大程度的保证道路施工质量及确保使用功能的发挥。本文结合工程实例，对市政道路工程中软基处理施工中动力排水固结法的技术应用进行了探讨，以供参考。
关键词：软基处理；施工工艺；处理；检测
引言
我国经济的发展带动了市政道路的建设发展，现如今市政道路建设已经成为了我国推动城市化进程中不可或缺的一部分。软土地基是市政道路施工中经常遇到的，有诸多的方法可以处理软土地基，如换填、排水固结、深层搅拌桩以及强夯等。然而，动力排水固结法是较为经济适用的方法之一，其具体的实现方法是将排水固结与强夯相结合来处理软土地基，与其他的地基处理方法相比，该方法具有节约工期，造价低廉等优点，因而有广阔的应用前景。本文简要分析了动力排水固结法在市政道路软基施工中的应用，希望可以提供一些有价值的参考作用。
1 案例工程概况
某道路工程全长3.34km，总投资6500万元。设计软弱路基处理段占道路总长度的59.8%。该道路是物流运输主干道，施工的重点和难点即为软基处理。
1.1 地质条件
道路沿线地貌基本属人工回填后的水塘、田地。地下水为孔隙潜水，与海水互为补给。水位1.0～3.0m，受潮汐影响。地层自上而下为:①人工填土，色杂、松散一稍密，厚度0.4～7.3m；②海陆交互相沉积层(软土层)，为淤泥，灰黑色，饱和，流塑，松散，该层层底埋深1.5～16m左右；③冲积层，杂色，花斑状粉质黏土，可塑，灰黑色淤泥质粉质黏土，饱和、流塑及灰黑色中砂层，饱和、松散一稍密，厚约0～8m；④残积层，为灰黄色砂质黏性土、硬塑为主，为花岗岩残积土，厚约0～6m。⑤全风化花岗岩，灰黄、灰白色，岩石极易破碎，属极软岩，厚约2.1～14.1m。
1.2 软土层物理力学指标
天然含水量wo=73.2%，液性指数lL=1.66，塑性指数lp=24.8，孔隙比eo=0.3，压缩系数a=2.247Mpa，竖直向固结系数Cv=0.792×10－3cm2/s，水平向固结系数Ch=5.019×10－3cm2/s，内摩擦角ψ=6.4ο，凝聚力c=6.2kPa，容许承载力[QO]=40kPa。
在不作软基处理情况下路基极限填土高=1.86m左右。
1.3 基础处理质量要求
由于该地区软土属高含水量、低强度、高压塑性的超软弱黏土，根据路基稳定控制、工后沉降控制、结构路面的基底强度要求，软基处理后，其加固层平均固结度不小于85%，地基承载力不小于100kpa。
2 处理方案
2.1 设计处理方案
案例工程地质条件略显复杂，表现在淤泥层厚度及素填土覆盖层厚度变化大。根据不同路段的淤泥层厚度及素填土厚度不同，从经济适用和满足使用要求的角度出发，设计方案是分段采用不同的处理方法:①K0+000～K0+150段，淤泥层厚度较薄(1.5～5.7m左右)，素填土也相对较薄(2.5～3.7m左右)，采用振冲碎石桩加固；②K1+590～K2+240段，淤泥层厚度较薄(3.5～6.5m左右)，素填土相对较厚(4.6～7.3m左右)，采用强夯法和强夯置换法；③除以上桩号段的其余段淤泥深度均大于8m。因道路设计考虑的行车负荷较大，工后沉降要求小于10cm，若要将基础的工后沉降控制在设计要求范围之内，须进行深层淤泥处理，并加大地基处理强度，使淤泥层的大部分固结沉降及填土层的沉降量提前得以消除。为达到此目的，采用袋装沙井+堆载预压+强夯+重型压路机震动碾压的方法处理地基，即采用动力排水固结法。动力排水固结加固路基的里程2.5km，占软基处理总里程的76.05%。袋装沙井的设置满足并有效加强淤泥质土层的排水边界条件。待袋装沙井布设完成，在其上分级堆载开山碎石土，一方面可避免强夯对淤泥土和沙井的直接冲击而造成的结构性破坏，另一方面起到静载预压的作用。
2.2 动力排水固结法施工工艺流程
(1)袋装沙井。袋装砂井设计井径7cm、间距1.2m，梅花型排列布置，砂井长度要求打穿淤泥层。施工工艺流程:清理场地→填筑排水坡→铺设砂垫层→测量放样→机具定位→打入套管→成孔检查→下沙袋→拔出套管→检查沙袋入土深度→机具移位→埋沙袋头。施工工艺全过程重点控制沙井长度、套管垂直度，同时避免少打、漏打现象。此外，确保原材料包括沙袋、中砂的质量，沙袋灌实率达到95%以上。
(2)分级加载。分两级加载，每一级采用分层上载，每层加荷开山碎石土厚度控制在0.5～1.0m之内，同时对堆载料内部进行垂直沉降观测，沙井施打区域设置孔隙水压力观测。其中，垂直沉降量每昼夜应小于10mm；孔隙水压力的增量与荷载的增量比Σ△U/△P≤50%。满载预压满6个月，监测沉降稳定后，按实测沉降曲线推算的固结度大于90%后进入强夯工序。
(3)强夯。目前，因强夯法还没有一套成熟和完善的理论和设计计算方法，现场采用通过试夯的方法确定夯锤重量、夯锤落距、点夯夯击能、夯点间距、间歇时间、夯击遍数及有效加固深度等施工参数。
根据工程地质勘察资料，选取淤泥层较厚的K1+125～K1+165及K2+960～K3+000典型软基段作为试验段。根据试验段施工结果，调整后的相关施工参数见表1及图1。
3 效果检测
为检验袋装砂井结合强夯在本工程软基处理中设计、施工的可行性，进而为今后的软基处理积累更多的实践经验，施工过程中以及工后均对路基进行了孔隙水压力、土体沉降、土体深层水平位移、复合地基承载力的观测和检测。
3.1 孔隙水压力观测
在饱和软土层内按不同深度要求设置孔隙水压力仪传感器，以观测软土层中孔隙水压力的增长和消散过程。通过对观测数据的统计和整理，绘制成各种关系曲线图，用以计算土体固结度、强度增长以及分析地基的稳定性，从而控制加载速率，避免堆载过快或过多而造成的地基破坏，为预压后卸载提供依据。
从图2可以看出，观测过程中，孔隙水压力总体呈消散趋势，中间有陡然增加的现象，是因为加载速率快，土中的孔隙水压来不急及时消散而迅速增加。填土停止后，孔隙水压又迅速消散，恢复到平稳的下降趋势，由此看出，设置的排水体发挥了很好的功效。
3.2 土体沉降和水平位移观测
共选取4个断面分别布设地面沉降板和地面位移桩。观测结果:中心沉降板沉降速率4～7mm/d，平均5mm/d，小于设计要求的控制沉降速率10mm/d；地面位移桩位移为2～5mm/d，平均4mm/d，小于设计要求的5mm/d；地面位移桩在测试过程中，没有发生沉降和抬起现象。地面沉降板和地面位移桩在填筑时每天测试、停载时每3～4d观测1次、路基完成后每10d观测1次。经对观测数据分析发现，路堤完成后放置60d后其剩余沉降为20～23mm，与设计计算的22mm相符。
3.3 复合地基承载力检测
地基处理完成后，对编号为Q－19#、M－8#、L－27#－T－4#、U－23#试验点进行了复合地基静载试验，最大荷载加至250KN，s/b取值0.015。检验结果如表2。
检测结果，复合地基承载力符合设计要求。
以上观测数据表明:软土路基一直都在稳定的状态下进行孔隙水压力消散、沉降和固结，其实测数据值与工后的观测数据值均达到各项设计参数要求，处理效果是理想的。
4 结语
综上所述，动力排水固结法作为一种新兴的软基处理方法，具有施工简单、效果好、工期短、投资省等优势，在道路软土地基处理中得到越来越广泛的应用。在应对复杂地质条件下的软弱地基，特别是深层、高饱和软土地基，采用动力排水固结法在工期上比堆载预压法短，在造价上比深层搅拌法低，在使用范围上比传统的强夯法宽。由于动荷载作用下软土力学特性的复杂性，以及其工程应用时间不长，所以动力排水固结法处理结构性软黏土地基的理论研究与应用目前仍处于经验积累阶段，尚无成熟的设计计算理论和方法。因而，需要对动力排水固结法作进一步研究和探索。
参考文献
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[2] 池友良,李卫江.动力排水固结法的试验及应用研究[J].公路交通科技:应用技术版.2014(4)
[3] 巩跃龙.动力排水固结法在淤泥质黏土地基中的应用研究[J].公路与汽运.2016(2):123-125
论文作者:黄少伟
论文发表刊物:《基层建设》2016年第34期
论文发表时间:2017/3/20
标签：孔隙论文; 淤泥论文; 水压论文; 地基论文; 动力论文; 土层论文; 位移论文; 《基层建设》2016年第34期论文;